6月16日，农学院大豆团队在国际知名期刊Plant Communications（中科院一区Top期刊，影响因子11.8）发表题为“A promoter indel in GmSTOP1a drives soybean adaptation to low-phosphorus acidic soils in low-latitude regions”的研究论文。该研究解析了大豆适应低纬度酸性低磷土壤的关键遗传机制，揭示了调控磷获取效率的重要基因及其自然变异，为培育磷高效利用大豆品种提供了新的理论基础和分子靶标。
磷是作物生长发育不可或缺的大量营养元素，也是限制全球农业生产的重要因素之一。对于大豆而言，磷素供应直接影响根系生长、植株建成、籽粒产量和品质。大豆起源于中国，早期主要种植于我国较高纬度地区，随后逐渐扩展到华南地区、东南亚、南美洲和非洲等低纬度区域。然而，在热带和亚热带地区，酸性土壤广泛分布，土壤中的磷容易被铁、铝氧化物强烈固定，导致有效磷含量低，严重限制大豆生产。因此，解析大豆适应低纬度酸性低磷土壤的遗传基础，对于理解作物地理适应机制和培育磷高效利用品种具有重要意义。
该研究鉴定到一个控制大豆磷获取效率的重要数量性状位点SPA10。进一步分析发现，SPA10编码大豆 C2H2型转录因子GmSTOP1a。该基因参与低磷和酸/铝胁迫响应，是调控大豆低磷耐受和磷获取能力的关键因子。GmSTOP1a启动子区域存在一个自然发生的24 bp 插入/缺失变异。携带 24 bp 插入的单倍型在高纬度大豆种质中更常见，但该插入会破坏转录因子GmAGL12 的结合位点，从而削弱GmSTOP1a的表达。相比之下，在低纬度大豆中占优势的不含该插入的单倍型，能够维持 GmAGL12 对GmSTOP1a的强激活作用。
进一步研究表明，GmSTOP1a 能够调控多个与低磷响应和根际磷活化相关的下游基因，包括MATE转运蛋白、STOP2转录因子、转运蛋白ALS3。这些基因通过促进根系有机酸分泌、提高酸性磷酸酶活性等途径，帮助活化酸性土壤中被固定的磷，从而提高大豆对土壤磷的获取能力。田间试验结果显示，在低磷条件下，过表达GmSTOP1a能够显著提高大豆产量，展现出良好的育种应用前景。群体遗传学分析进一步发现，具有较强低磷适应能力的GmSTOP1a优异单倍型在大豆向低纬度地区扩展和传播过程中经历了明显的人工选择。
该研究揭示了一种由启动子自然变异驱动的大豆低磷适应新机制，阐明了大豆适应低纬度酸性低磷土壤环境的重要遗传基础，为利用分子设计育种培育磷高效利用大豆新品种提供了重要的基因资源和分子标记。
农学院博士生郭智滨、段明明、陈博为论文共同第一作者。葛良法教授、年海教授、蔡占东教授为论文共同通讯作者。马启彬教授、程艳波教授以及连腾祥副教授对论文工作提供了指导支持与建议。
相关论文链接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2026.101967
文图/农学院
